4 práticas recomendadas para otimizar as tolerâncias de moldagem por injeção

A moldagem por injeção é um método de fabricação versátil, ideal para produção em massa. O processo envolve a injeção de termoplásticos fundidos ou termofixos em moldes de metal duráveis, ejetando a peça depois de resfriada e repetindo esse processo. Isso permite que os fabricantes produzam de forma rápida e econômica grandes volumes de componentes idênticos que atendem de forma confiável a requisitos mecânicos rigorosos.

Embora fatores como o encolhimento do material – que ocorre naturalmente à medida que o plástico endurece – possam ser previstos com bastante facilidade, pequenas variações entre as peças são esperadas. No entanto, é crucial que as equipes de produto definam uma faixa precisa de variação aceitável que permitirá que a peça funcione conforme o esperado. Essas faixas aceitáveis ​​de desvio, ou “tolerâncias”, tornam-se especialmente importantes para peças maiores, bem como para aquelas montadas a partir de vários componentes. Se a variação entre os componentes não for mantida dentro dos limites aceitáveis ​​para as tolerâncias padrão de moldagem por injeção, eles podem não se encaixar e as peças podem não funcionar como pretendido.

Os moldes de injeção são normalmente usinados em CNC com tolerâncias de +/- 0,005 polegadas, a menos que tolerâncias mais restritivas sejam necessárias. Em geral, a moldagem por injeção de “tolerância apertada” refere-se a +/-.002 polegadas de variação e “muito apertada” a +/-.001 polegadas. Tolerâncias normais para moldagem por injeção tendem a ser mais baratas de fabricar do que peças com tolerâncias apertadas, e é por isso que determinar a tolerância ideal para uma determinada peça é vital para produzir peças de alta qualidade a um preço acessível.

Aqui estão algumas diretrizes de tolerância de moldagem por injeção que projetistas e engenheiros podem seguir para otimizar as tolerâncias das peças:

1. Peças de design para fabricação

Antecipar as preocupações com a tolerância no início da fase de projeto é fundamental para evitar reprojetos dispendiosos e demorados durante os estágios posteriores da produção. Para minimizar o potencial de empenamento e desalinhamento de peças, os projetistas devem garantir que estejam aderindo às melhores práticas de projeto para fabricação (DFM). Os princípios do DFM envolvem projetar peças com o método específico de fabricação em mente. O método de fabricação - e suas restrições exclusivas - devem informar fatores como espessura da parede, ângulos de inclinação e recursos de projeto, como ressaltos.

Manter espessuras de parede uniformes em toda a peça é fundamental para evitar taxas de contração desiguais, o que pode levar a deformidades que inibem a capacidade da peça de manter tolerâncias apertadas. Em muitos casos, recursos de projeto como nervuras de suporte são mais eficientes e eficazes em fornecer resistência do que aumentar a espessura da parede.

Os ângulos de inclinação — a leve conicidade aplicada às superfícies da peça alinhadas com a direção de tração — são essenciais para garantir que o componente seja ejetado facilmente do molde sem empenar ou sofrer arranhões. Os ângulos apropriados variam naturalmente com base no projeto da peça e no acabamento superficial desejado, mas 1,5-2 graus de inclinação geralmente é um mínimo seguro para a maioria das peças moldadas por injeção.

Ressaltos são recursos de peça elevada comumente usados ​​para prender vários componentes plásticos durante a montagem. Se as saliências forem projetadas muito grossas, elas podem causar marcas de afundamento nas superfícies das peças. Além disso, se os ressaltos não estiverem presos às paredes laterais de uma peça (geralmente feito por meio de nervuras de suporte), eles se tornarão propensos a distorções ou deformações, o que pode impedir significativamente a capacidade dos componentes de se unirem.

2. Selecione o material ideal para a aplicação

A tolerância das peças moldadas por injeção também pode ser significativamente impactada pelo material – e é por isso que a seleção do material é tão importante quanto o projeto da peça. A moldagem por injeção é compatível com uma ampla gama de resinas plásticas – cujas características mecânicas podem ser reforçadas ou modificadas com aditivos, cargas e estabilizantes. A flexibilidade de escolha do material proporcionada pela moldagem por injeção é altamente benéfica para as equipes de produto, pois permite refinar e aprimorar as qualidades de material e desempenho que procuram para uma aplicação específica.

É importante notar que diferentes resinas têm diferentes taxas de encolhimento – que devem ser levadas em consideração tanto na seleção do material quanto no projeto das ferramentas de moldagem. Se as montagens de peças incluem componentes feitos de mais de um material, as diferentes taxas de encolhimento precisam ser levadas em consideração para garantir que as peças individuais se encaixem conforme o pretendido. Ter uma compreensão clara das várias propriedades de resinas específicas é fundamental para garantir tolerâncias consistentes de moldagem por injeção de plástico.

3. Tenha em mente as considerações sobre ferramentas

Como as ferramentas de molde são normalmente projetadas para serem ligeiramente superdimensionadas – para levar em conta o encolhimento do material – é importante primeiro determinar quais materiais serão usados. Ferramentas bem projetadas desempenham um papel fundamental para garantir que as peças resfriem adequadamente e cumpram os rigorosos padrões de tolerância de moldagem por injeção.

As ferramentas de molde precisam fornecer aquecimento e resfriamento consistentes e repetíveis entre os disparos - caso contrário, será difícil manter as tolerâncias apertadas, o que é especialmente importante ter em mente à medida que as peças (e ferramentas) aumentam em complexidade. O resfriamento ruim ou inconsistente pode levar a desvios significativos dos requisitos de tolerância. Ao monitorar a pressão de injeção, a viscosidade da resina e o tempo de enchimento, os engenheiros podem rastrear e ajustar as variáveis ​​de produção para garantir pressão, aquecimento e resfriamento adequados durante o processo de injeção.

Determinar um local ideal para o portão (a abertura através da qual a resina flui para o molde) ajuda ainda a evitar preenchimentos irregulares e minimizar o encolhimento e deformação inadequados. Peças moldadas por injeção complexas podem exigir mais de uma porta para garantir distribuições de preenchimento uniformes e resfriamento adequado. Da mesma forma, a localização dos pinos ejetores pode afetar a consistência das dimensões, pois alguns materiais podem não ser totalmente rígidos quando removidos do molde (geralmente para minimizar o tempo de ciclo). Colocar os pinos de forma que minimizem a deformação e danos ao acabamento da superfície é vital.

Embora as tolerâncias do próprio ferramental sejam normalmente muito controladas (e os moldes usinados em CNC permitem um grau de refinamento se não estiverem produzindo componentes dentro da tolerância aceitável), essa é outra consideração importante que as equipes de produto devem verificar.

4. Implemente controles de processo repetíveis

Os processos de fabricação envolvem um número significativo de variáveis ​​que podem afetar a viabilidade e a qualidade de uma peça, e os controles de processo são uma forma de calibrar essas variáveis ​​de forma a minimizar o desvio.

Os sensores de pressão e temperatura incorporados nas ferramentas do molde geralmente desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de controles de processo robustos, pois fornecem feedback em tempo real sobre esses parâmetros, capacitando as equipes a fazer ajustes rápidos se uma variação inaceitável for detectada. Uma vez que essas variáveis ​​sejam controladas de forma repetível, o ferramental do molde poderá criar peças com tolerâncias precisas e variação mínima.

As resinas plásticas geralmente têm coeficientes de expansão térmica mais altos - o que significa que são mais propensas a mudar de tamanho à medida que as temperaturas mudam. Como tal, peças com tolerâncias mais restritas geralmente precisam ser medidas em temperaturas consistentes para garantir consistência dimensional e desempenho.

Melhore as tolerâncias de moldagem por injeção com a ajuda de um parceiro de fabricação especializado

Embora algum grau de variação seja inevitável na fabricação, garantir que esses desvios sejam mantidos dentro de faixas aceitáveis ​​é crucial para a produção de peças de alto desempenho e dimensionalmente consistentes. Processos confiáveis ​​e repetíveis, ferramentas de molde de alta qualidade e projetos de peças otimizados para fabricação são essenciais para garantir precisão e qualidade consistente de peça a peça.

A parceria com um especialista em fabricação sob demanda, como o Fast Radius, é uma maneira infalível de garantir que os projetos de peças sejam otimizados para produção e cumpram tolerâncias dimensionais rígidas. Nossa equipe traz décadas de experiência técnica para cada trabalho de produção. Não somos simplesmente um provedor de serviços - somos um parceiro de serviço completo comprometido em fornecer suporte de ponta a ponta, desde o design e a prototipagem até a produção e o atendimento. Cada trabalho que assumimos é executado com rapidez e mantido com os mais altos padrões de qualidade. Pronto para começar? Contacte-nos hoje.

Para saber mais sobre os serviços de moldagem por injeção, começando com o básico, ou para explorar toda a gama de recursos de fabricação que o Fast Radius oferece, visite nosso centro de aprendizado.